鋼鐵冶金用不定形耐火材料的現(xiàn)狀和發(fā)展

1、鋼鐵冶金用不定形耐火材料的現(xiàn)狀和發(fā)展田守信寶鋼研究院 環(huán)資所 上海 2019001 概況 近年來(lái)不定形耐火材料技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。特別是澆注料已經(jīng)由傳統(tǒng)的普通水泥澆注料發(fā)展到低水泥澆注料、超低水泥澆注料和無(wú)水泥澆注料。由于采用了微粉和高效分散劑技術(shù)，導(dǎo)致了致密度大大提高透氣度很低，這樣致密澆注料的抗熱震性和防爆裂性能顯著降低。為了解決這方面的問(wèn)題，添加金屬纖維、陶瓷耐火纖維和有機(jī)防爆纖維，解決了烘烤爆裂問(wèn)題和抗熱震問(wèn)題1-6。用澆注法制得的產(chǎn)品性能已經(jīng)接近甚至達(dá)到了定形產(chǎn)品的性能?，F(xiàn)在不定形耐火材料的顯著特點(diǎn)是把材料的制造技術(shù)與設(shè)備和施工技術(shù)結(jié)合起來(lái)，發(fā)展了可塑料噴補(bǔ)技術(shù)和濕式澆注料噴射技術(shù)

2、。使施工體性能和施工方便性大大提高。這樣導(dǎo)致了不定形耐火材料顯著增加。先進(jìn)鋼鐵公司的不定形耐火材料單耗占整個(gè)消耗耐火材料的60%以上。因日本不定形耐火材料已經(jīng)發(fā)展到很高的水平，再加上鋼鐵噸鋼單耗的逐年降低，所以近年來(lái)不定形耐火材料占比例幾乎沒(méi)有變化。但是在不定形耐火材料中，噴補(bǔ)料和澆注料所占比例增加，而其他不定形耐火材料如搗打料和可塑料在下降。美國(guó)不定形耐火材料占54%，歐洲國(guó)家為40%55%7-8，寶鋼約58%，我國(guó)其他鋼鐵冶金企業(yè)一般為30%45%。目前我國(guó)不定形耐火材料產(chǎn)量占總產(chǎn)量的35%。與國(guó)外相比有一定差距，有提高的空間。2 各個(gè)工序用不定形耐火材料2.1煉焦系統(tǒng)用耐火材料 主要有焦

3、爐和干熄焦用耐火材料。新?tīng)t襯主要是定形制品。焦?fàn)t主要用硅磚，而干熄焦主要用莫來(lái)石磚。這些設(shè)備的趨勢(shì)是向長(zhǎng)壽方向發(fā)展。除了用優(yōu)質(zhì)磚之外，再就是修補(bǔ)。主要用相應(yīng)的硅質(zhì)材料、優(yōu)質(zhì)黏土質(zhì)和莫來(lái)石質(zhì)噴補(bǔ)料和澆注料進(jìn)行修補(bǔ)。寶鋼用濕法手段對(duì)焦?fàn)t爐墻進(jìn)行過(guò)涂抹，但抹補(bǔ)后掛料時(shí)間基本上不到一個(gè)月，效果較差?，F(xiàn)在寶鋼開(kāi)發(fā)了高強(qiáng)的鋁硅半干法噴補(bǔ)料（w（Al2O3）為50%60%）和干法硅質(zhì)密封料，代替進(jìn)口噴補(bǔ)料，在性能、施工附著率和使用效果等都較進(jìn)口料為好。寶鋼干熄焦設(shè)備的進(jìn)焦溫度為1 0001 050 ，出焦溫度250 。進(jìn)口內(nèi)襯使用壽命8年。對(duì)于修補(bǔ)，用莫來(lái)石質(zhì)澆注料澆注代替噴補(bǔ)，這種修補(bǔ)方法修補(bǔ)的爐襯整體性

4、好，不易剝落，比局部噴補(bǔ)效果好很多，這樣修補(bǔ)一次，可以用2年以上，大修爐齡達(dá)到10年。 2.2高爐系統(tǒng)用耐火材料高爐出鐵場(chǎng)用耐火材料出鐵場(chǎng)日常消耗耐火材料主要是不定形耐火材料。對(duì)于炮泥，采用ASC質(zhì)的，主要有焦油結(jié)合和和水系結(jié)合兩種。近年來(lái)也對(duì)環(huán)保系的樹(shù)脂結(jié)合炮泥進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，但是由于價(jià)格等原因，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有推廣應(yīng)用。在大高爐炮泥方面，以棕剛玉和優(yōu)質(zhì)碳化硅為主要原料，并且添加氮化硅或氮化硅鐵制得的ASC炮泥，噸耗0.26 kg，國(guó)外每天出鐵次數(shù)達(dá)到了38次，噸耗在020.4 kg；國(guó)內(nèi)多在10次以上，噸耗在0.30.6 kg -1 9。而在小高爐方面，我國(guó)多是以低檔次的黏土或廢黏土磚料、低檔的碳化

5、硅腳料和焦末為主要原料，以焦油或無(wú)機(jī)結(jié)合劑配制而成的炮泥。這種炮泥一天要出鐵15次以上，噸耗多在1.5 kg以上，甚至超過(guò)2 kg。炮泥對(duì)維護(hù)高爐爐況，提高高爐壽命起到重要作用，因此，高抗侵蝕、耐沖刷的無(wú)污染的炮泥是值得開(kāi)發(fā)和重視的。炮泥強(qiáng)度的提高，可以提高抗鐵水和渣的沖刷性，但是高強(qiáng)度的炮泥給開(kāi)孔帶來(lái)了困難。 高爐出鐵場(chǎng)用ASC澆注料和搗打料，對(duì)于中、大高爐，主要使用澆注料或預(yù)制塊，一次性通鐵量達(dá)到了10萬(wàn)t以上，有的超過(guò)了20萬(wàn)t。當(dāng)通鐵量達(dá)到一定程度時(shí)，對(duì)出鐵場(chǎng)進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)的方法有：1）在線(xiàn)熱態(tài)噴補(bǔ)。半干法熱噴補(bǔ)渣線(xiàn)是普遍使用的方法，再就是濕式澆注噴射使用的方法10-11；2）冷態(tài)修補(bǔ)

6、，即套澆。這樣重復(fù)下去，一代溝齡達(dá)到120萬(wàn)t以上，有的超過(guò)200萬(wàn)t。寶鋼主溝耐火材料噸耗為0.35 kg，渣溝和鐵溝耐火材料噸耗為0.65 kg，即出鐵場(chǎng)耐火材料噸耗約1 kg以下。不同部位用的材料成分不同。一般渣線(xiàn)主要抗渣侵蝕，采用高碳化硅的ASC澆注料，鐵線(xiàn)則抗鐵水沖刷和侵蝕，采用低碳化硅的澆注料12。出鐵場(chǎng)用耐火材料的性能見(jiàn)表1。 表1 出鐵場(chǎng)各部位用耐火材料的性能 使用位置主溝鐵線(xiàn)主溝渣線(xiàn)擺動(dòng)流嘴鐵溝渣溝耐壓強(qiáng)度/MPa110 24 h28.820.83030301 450 3 h33.233.4903030抗折強(qiáng)度/MPa110 24 h3.63.3331 450 3 h3.53

7、.666體積密度/（g·cm-3）110 24 h3.082.852.902.82.651 450 3 h2.962.812.902.752.60重?zé)€(xiàn)變化率/%1 200 3 h0.050.071 450 3 h0.200.210.52.00.30.3HMOR/MPa（1 400 1 h）3.152.6552w/%Al2O382.7962.99887060SiC9.1231.19MgO2818硅灰水合氧化鋁結(jié)合及硅溶膠結(jié)合的ASC澆注料和濕式澆注噴射料的抗侵蝕性等使用性能顯著優(yōu)于含水泥的澆注料13-15。對(duì)于小高爐，出鐵場(chǎng)主要用樹(shù)脂結(jié)合的搗打料，所選用的主要原料是高鋁料和普通碳化硅

8、。由于高溫下形成了碳結(jié)合，這種材料具有很高的熱態(tài)強(qiáng)度，具有良好的耐沖刷性。對(duì)于750 m3的小高爐，一次性通鐵量可以達(dá)到4萬(wàn)t以上，經(jīng)過(guò)小修落鐵點(diǎn)，整個(gè)出鐵場(chǎng)的噸耗往往在0.5 kg以下。這是大高爐出鐵場(chǎng)值得借鑒的。寶鋼鐵水脫硅是在擺動(dòng)流嘴內(nèi)進(jìn)行的，用的鋁鎂質(zhì)澆注料。出鐵場(chǎng)主要澆注料的性能見(jiàn)表2。表2 出鐵場(chǎng)主要澆注料的性能名稱(chēng)半干法噴補(bǔ)料濕式噴補(bǔ)料炮泥ABCABw（Al2O3）/%557050104540w（SiC）/%16103070166w（C）/%222515201 450 3 h體積密度/（g·cm-3）2.252.952.502.851.971.85耐壓強(qiáng)度/MPa205

9、0604018.9線(xiàn)變化率/±0.5±0.3±0.3±0.3-0.52高爐爐身用耐火材料高爐爐缸用高導(dǎo)熱的炭磚，微孔炭磚和石墨磚正在增多，越來(lái)越多地SiAlON、Si3N4和SiC等各種結(jié)合的碳化硅磚和SiAlON結(jié)合的剛玉磚應(yīng)用到高爐爐腰和爐腹，有關(guān)用火泥和碳質(zhì)搗打料性能指標(biāo)見(jiàn)有關(guān)資料介紹16。國(guó)內(nèi)一般通過(guò)遙控技術(shù)，采用半干法鋁硅系噴補(bǔ)料對(duì)高爐進(jìn)行修補(bǔ)17，國(guó)外現(xiàn)在采用濕式澆注噴射料技術(shù)進(jìn)行噴補(bǔ)爐身，耐用性能大大提高。國(guó)內(nèi)如寶鋼也已經(jīng)對(duì)高爐爐身上部進(jìn)行了濕式噴射澆注料技術(shù)進(jìn)行了修補(bǔ)，所用的材料是Al2O3約60%的鋁硅系濕式噴射料。對(duì)于高爐局部紅熱，使

10、用ASC質(zhì)壓入料修補(bǔ)，這些材料的性能見(jiàn)表3。為了提高高爐的使用壽命，高爐修補(bǔ)會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，所用的修補(bǔ)料的質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步提高，熱態(tài)濕式噴射料技術(shù)可能會(huì)進(jìn)一步發(fā)展和推廣。 表3 高爐噴補(bǔ)料和壓入料的性能使用部位修補(bǔ)上部爐腰以上部位修補(bǔ)爐身下部、爐腰、爐腹材質(zhì)鋁碳化硅噴補(bǔ)料黏土質(zhì)噴補(bǔ)料高鋁質(zhì)濕式噴射澆注料鋁碳?jí)喝肓霞铀?101212155.56.5w(Al2O3)/%43405025w(Fe2O3)/%<1.6w(SiC )/%10<2 (CaO)30w(C)/%20顯氣孔率/（110 24 h）23231815體積密度/（g·cm-3）（110 24 h）2.002.002.

11、501.70耐壓強(qiáng)度/MPa（110 24 h）15102025熱態(tài)抗折強(qiáng)度/MPa（1 000 3 h）7563（1 200 ）線(xiàn)變化率/（1 000 3 h）±0.5±0.5±0.30-0.4(1 200 3 h還原)2.3鐵水包和混鐵車(chē)用耐火材料鐵水從鐵廠運(yùn)送到鋼廠，中間可能要經(jīng)過(guò)下列設(shè)備：鐵水包、混鐵爐、魚(yú)雷車(chē)等。隨著鐵水預(yù)處理工藝技術(shù)的發(fā)展，這些設(shè)備內(nèi)襯由黏土磚發(fā)展到用ASC磚。為了提高使用壽命，運(yùn)輸鐵水的鐵水包開(kāi)始應(yīng)用ASC澆注料，使用壽命達(dá)到了800爐次以上。而預(yù)處理的魚(yú)雷車(chē)的包口用莫來(lái)石質(zhì)和高鋁-碳化硅質(zhì)澆注料。在使用過(guò)程中的維護(hù)，用ASC質(zhì)修補(bǔ)料

12、，目前正在試用ASC質(zhì)噴射澆注料，首鋼率先在魚(yú)雷車(chē)上進(jìn)行了濕式澆注噴射料的應(yīng)用研究18，并進(jìn)行了修補(bǔ)試驗(yàn)，取得了良好的效果。鐵水預(yù)處理用噴槍?zhuān)@種噴槍受到極為苛刻的熱震，因此提高噴槍的抗熱震性是極其重要的。提高噴槍抗熱震性的方法是采用纖維增強(qiáng)增韌，選用抗熱震的莫來(lái)石質(zhì)材料和改進(jìn)噴槍的結(jié)構(gòu)，即噴槍用低水泥結(jié)合的鋼纖維增強(qiáng)的莫來(lái)石質(zhì)澆注料1,5。噴槍的使用壽命除了與結(jié)構(gòu)和材質(zhì)有關(guān)外，還與使用條件有關(guān)。一般每噴吹一次用時(shí)少，使用壽命就長(zhǎng)；反之使用壽命就短。一般可以用幾百分鐘甚至上千分鐘。隨著三脫比例的提高，對(duì)噴槍使用壽命的要求越來(lái)越高。含碳和碳化硅的澆注料噴槍正在發(fā)展。鐵水包和混鐵車(chē)用耐火材料的性能

13、見(jiàn)表4。表4 鐵水包和混鐵車(chē)用耐火材料名稱(chēng)噴射料ASC澆注料ASC澆注料AS澆注料使用部位爐襯修補(bǔ)錐體、爐體局部鐵水包爐口w(Al2O3)/%6080>6070w(SiC)/%152512>78w(FC)/%263>2體積密度/(g·cm-3)2.82.85>2.62.80顯氣孔率/%<1716CCS/ MPa>6047>30402.4 轉(zhuǎn)爐用耐火材料 轉(zhuǎn)爐用鎂碳磚已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。轉(zhuǎn)爐的修補(bǔ)維護(hù)用不定形耐火材料，主要有噴補(bǔ)料、熱自流修補(bǔ)料和搗打料等19-20。這些材料的性能見(jiàn)表5。 轉(zhuǎn)爐噴補(bǔ)料普遍使用的是半干法鎂質(zhì)噴補(bǔ)料，每噴一次使用壽命一般37

14、次。最近開(kāi)發(fā)了無(wú)水的鎂碳質(zhì)噴補(bǔ)料，用該噴補(bǔ)料每噴一次使用壽命達(dá)到20次以上。大面熱自流修補(bǔ)料也由瀝青鎂砂變成了改性樹(shù)脂結(jié)合的熱自流修補(bǔ)料、環(huán)保的含水的鎂質(zhì)自流料和環(huán)保的快硬的含水SiO2結(jié)合劑的鎂質(zhì)熱流修補(bǔ)料。這些材料的性能見(jiàn)表6。 總之，不管是自流修補(bǔ)料或是噴補(bǔ)料，在轉(zhuǎn)爐上都是堿性的鎂質(zhì)和鎂鈣質(zhì)材料。有時(shí)它們含碳，但是幾乎很少用水泥結(jié)合，碳結(jié)合最能提高使用效果。 表5 轉(zhuǎn)爐煉鋼用不定形耐火材料的性能20產(chǎn)品名稱(chēng)搗結(jié)料熱修料噴補(bǔ)料注射料ABABAB類(lèi)型半干半干干干干干干施工室溫室溫?zé)釕B(tài)袋裝熱態(tài)熱態(tài)熱態(tài)熱態(tài)結(jié)合劑樹(shù)脂瀝青樹(shù)脂+瀝青瀝青樹(shù)脂磷酸鹽樹(shù)脂w/%MgO91927877847087CaO1

15、.21.9C0.41877-2顯氣孔率/%1 000 3 h0.91.525.824.732.237.532.21 500 3 h17.24.8-35.1體積密度/（g·cm-3）1 000 3 h2.62.452.42.52.052.152.221 500 3 h2.72.50-2.13殘余線(xiàn)變化率/%1 000 3 h-1.0-0.2-0.31 500 3 h-2.5-0.7-0.3最大粒度/mm3.53.59.59.53.03.03.0表6新型轉(zhuǎn)爐用不定形耐火材料材質(zhì)鎂碳質(zhì)噴補(bǔ)料鎂碳質(zhì)修補(bǔ)料加水鎂質(zhì)自流修補(bǔ)料熱自流鎂質(zhì)修補(bǔ)料鎂碳質(zhì)灌漿料使用部位爐襯工作層轉(zhuǎn)爐身大面轉(zhuǎn)爐身大面轉(zhuǎn)爐

16、身大面出鋼口w (MgO)/%8580857592w (C)/%5108w (CaO)/%2w (SiO2)/%26125體積密度/(g·cm-3）(110 )2.302.2(1 000 炭化)2.601.702.45耐壓強(qiáng)度/MPa15 (1 000 炭化)12( 1 000 炭化)301215顯氣孔率/25252035使用效果20次50次2035次10次硬化時(shí)間/min耐用305010161016環(huán)保有少許煙無(wú)煙無(wú)煙2.5 電爐用耐火材料 除了渣線(xiàn)和永久層外，電爐爐襯用的是不定形耐火材料，修補(bǔ)用的更是不定形耐火材料。通過(guò)修補(bǔ)電爐襯的使用壽命達(dá)到了700爐次。電爐渣線(xiàn)用半干法鎂質(zhì)噴

17、補(bǔ)料進(jìn)行熱噴補(bǔ)，用鎂鈣質(zhì)干式料搗打爐底和修補(bǔ)爐底，出鋼口填料是橄欖石質(zhì)的不定形耐火材料。超高功率大型電爐小爐頂用剛玉質(zhì)預(yù)制塊。它受電弧光輻射和間歇作業(yè)帶來(lái)熱震、熱沖擊、飛濺熔渣和粉塵的化學(xué)侵蝕和滲透。損毀主要表現(xiàn)在燒損、剝落和化學(xué)侵蝕?，F(xiàn)代電爐爐頂使用壽命多在100次以上，條件好的可以達(dá)到400次以上。現(xiàn)代化電爐耐火材料的噸耗已經(jīng)降低到3 kg以下。這些產(chǎn)品的性能見(jiàn)表7。表7電爐用不定形耐火材料10用途w(MgO)/%w(CaO)/%w(Fe2O3)/%w(SiO2)/%堆積密度/(g·cm-3)爐底干式料>77>17<4<0.7>2.5爐底干式料848

18、12581>2.4爐底干式料9134.50.5>2.4續(xù)表7材質(zhì)導(dǎo)電鎂鈣碳質(zhì)修補(bǔ)料導(dǎo)電鎂碳質(zhì)修補(bǔ)料導(dǎo)電鎂碳質(zhì)修補(bǔ)料使用部位底電極底電極底電極w(MgO)/%65>75>70w(CaO)/%2022w(C)/%>7>7>7w(Fe)/%1 000 炭化體積密度/(g·cm-3)>2.2>2.2>2.2顯氣孔率/<27<27<27耐壓強(qiáng)度/MPa>12>12>20電阻率/(m)<3×10-3<3×10-3<3×10-3續(xù)表7材質(zhì)剛玉鉻預(yù)制件鋁碳化

19、硅炭搗打料鎂橄欖石填料鎂質(zhì)噴補(bǔ)料鎂碳質(zhì)噴補(bǔ)料使用部位出鋼槽出鋼槽出鋼口填料渣線(xiàn)渣線(xiàn)w(MgO)/%508880w(CaO)/%2.5<3<3w(Fe2O3)/%0.3510（SiC）9<2<2w(SiO2)/%0.6<2040<5<5w(Cr2O3)/%6.5w(C)/%5145w(Al2O3)/%86>65體積密度/(g·cm-3)3.15>2.70顯氣孔率/<16耐壓強(qiáng)度/MPa(110 24 h)50>40（200 ）顆粒尺寸/mm060.560-30-3使用溫度/1 7501 7001 000 炭化體積密度/(

20、g·cm-3)3.15>2.65顯氣孔率/<16<15耐壓強(qiáng)度/MPa40>20續(xù)表 7材質(zhì)高鋁澆注預(yù)制件不燒高鋁磚化學(xué)結(jié)合鉻剛玉搗打料剛玉尖晶石澆注料剛玉澆注預(yù)制件鉻剛玉澆注預(yù)制件使用部位小爐蓋爐蓋三角區(qū)w(CaO)/%1.5122w(Fe2O3)/%1.51.68 (MgO)w(SiO2)/%1010w(Cr2O3 )/%93w(TiO2)/%3.33.33 (P2O5)w(Al2O3)/%848287909795體積密度/(g·cm-3)2.932.852.932.952.952.95顯氣孔率/%1719181818耐壓強(qiáng)度/MPa357080

21、705070顆粒尺寸/mm01006010010線(xiàn)變化/(1 500 3 h)0.40.40.40.80.50.52.6鋼包和精煉爐用不定形耐火材料大型鋼包用不定形耐火材料 目前大型鋼包底和襯用鋁鎂澆注料和鋁鎂質(zhì)預(yù)制塊，渣線(xiàn)用鎂碳磚。這里的鋁鎂質(zhì)材料是用剛玉、高純尖晶石和高純鎂砂為原料的，使用壽命可達(dá)到200次以上21。使用壽命取決于使用條件、產(chǎn)品質(zhì)量和砌筑厚度以及判廢標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外普遍使用了濕式澆注噴射料進(jìn)行冷噴射再造襯或修補(bǔ)，這樣使包襯延續(xù)下去，耐火材料噸耗降低到1 kg左右。因?yàn)閲?guó)內(nèi)沒(méi)有這樣做，并且使用也比較保守，侵蝕往往不到一半就判廢，扒掉。這樣耐火材料噸耗達(dá)到了2 kg以上，高于國(guó)外一倍

22、。因?yàn)殇摪w化是發(fā)展趨勢(shì)，而大型鋼包渣線(xiàn)還是鎂碳磚，只能算部分澆注整體，這給烘烤預(yù)熱帶來(lái)很大的麻煩。因此，應(yīng)該發(fā)展渣線(xiàn)澆注料技術(shù)，開(kāi)發(fā)能夠與鎂碳磚抗侵蝕相當(dāng)?shù)脑€(xiàn)澆注料，或通過(guò)優(yōu)質(zhì)渣線(xiàn)修補(bǔ)料得發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)真正的鋼包不定形化。另一方面國(guó)內(nèi)大型鋼包很少熱修補(bǔ)，寶鋼試驗(yàn)過(guò)，用鎂鈣質(zhì)噴補(bǔ)料使用壽命可以達(dá)到520次，鎂質(zhì)噴補(bǔ)料可以達(dá)到1525次21。鋼包修補(bǔ)是提高使用壽命、降低單耗的一個(gè)非常有效的方法。特別是冷澆注噴射施工國(guó)外進(jìn)行的非常普遍，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有真正起步。不過(guò)邵雷等22在鋼包工作襯的應(yīng)用研究取得了進(jìn)展?，F(xiàn)在鋼包永久層使用澆注料的越來(lái)越多。一般使用磷酸鹽結(jié)合和低水泥高鋁莫來(lái)石質(zhì)澆注料23，使用壽命

23、達(dá)到了500次21，寶鋼也對(duì)鋼包永久層用濕式澆注噴射料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，也取得了良好的結(jié)果24。 武鋼和包鋼都采用了AMC質(zhì)包沿料，效果良好，不粘渣，并與渣線(xiàn)鎂碳磚同步25-26；鋼包座磚使用了澆注料的預(yù)制塊，一般是剛玉尖晶石質(zhì)澆注料在耐火材料廠澆注而成的。 小型鋼包用不定形耐火材料 我國(guó)有眾多的小型鋼包，小鋼包襯主要使用了以高鋁礬土為主要原料的鋁鎂質(zhì)澆注料。渣線(xiàn)也是澆注料而不是鎂碳磚，實(shí)現(xiàn)了真正是整體鋼包。并且使用壽命達(dá)到130次以上27。然后經(jīng)過(guò)剝皮后進(jìn)行套澆，這樣反復(fù)進(jìn)行下去，導(dǎo)致了耐火材料噸耗很低，達(dá)到了2 kg。這是非常好的鋼包冷修模式。大型鋼包卻沒(méi)有采用。精煉爐用耐火材料 精煉爐有很

24、多種，如LF、LF-VD、AOD、VOD、RH等。目前精煉爐多使用定形制品，使用的不定形耐火材料較少。鋼包透氣磚一般是鉻剛玉尖晶石質(zhì)或鉻剛玉質(zhì)澆注料澆注而成的，在砌筑時(shí)，透氣磚和出鋼口座磚四周用剛玉澆注料澆注填縫，這些是高性能的澆注料。鋼包底四周用鋁鎂質(zhì)搗打料或澆注料。有時(shí)，熔池用剛玉尖晶石預(yù)制磚砌筑。永久層有一些使用高鋁質(zhì)澆注料的。鋼包口往往使用高鋁可塑料。LF蓋和VD蓋用澆注料，使用壽命達(dá)到了500爐次以上28。太鋼75 tVOD用鎂鈣質(zhì)噴補(bǔ)料進(jìn)行噴補(bǔ)渣線(xiàn)，使用壽命平均由8次提高到12次，效果顯著29。我國(guó)VOD、LF和LF-VD很少修補(bǔ)，因此為了提高使用壽命，降低消耗，這些精煉爐的噴補(bǔ)和

25、澆注技術(shù)應(yīng)該發(fā)展。 RH和CAS浸漬管外部用剛玉尖晶石質(zhì)澆注料，配合鎂質(zhì)噴補(bǔ)料和剛玉質(zhì)壓入料對(duì)RH進(jìn)行修補(bǔ)，一般浸漬管使用壽命為120次左右。 現(xiàn)在也出現(xiàn)了整個(gè)RH浸漬管進(jìn)行澆注的案例。但是到目前為止，澆注料還不能達(dá)到鎂鉻磚的使用壽命的水平。由于噴補(bǔ)料受到鋼流的強(qiáng)烈沖刷，一般噴補(bǔ)一次只能用12爐次，效果較差。因此開(kāi)發(fā)高性能的噴補(bǔ)料是非常必要的和迫切的。 AOD主要用于冶煉不銹鋼。主要使用鎂鈣磚和鎂鉻磚。要提高使用壽命，很重要的一條是加強(qiáng)對(duì)它的修補(bǔ)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)鎂鈣質(zhì)噴補(bǔ)料或修補(bǔ)料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作。有關(guān)這些產(chǎn)品的性能見(jiàn)表8。表8鋼包和精煉爐用不定形耐火材料的性能材質(zhì)鋁鎂質(zhì)澆注料鋁鎂質(zhì)澆注料高鋁澆注

26、料鉻硅質(zhì)引流砂硅質(zhì)引流砂使用部位小鋼包工作層小鋼包工作層永久層鋼包出鋼口鋼包出鋼口w(Al2O3)/%60706030(Cr2O3)w(MgO)/%1210w(SiO2)/%323594耐火度/1 790荷重軟化開(kāi)始溫度/1 2001 350重?zé)€(xiàn)變化率/(1 400 2 h)020200.3體積密度/(g·cm-3)2.602.902.45顯氣孔率/231518常溫耐壓強(qiáng)度/MPa110 24 h30301 500 3 h4040粒度01.5 mm使用溫度/1 7001 7001 650熱導(dǎo)率/（W·m-1·K-1）1.5續(xù)表8材質(zhì)鎂質(zhì)噴補(bǔ)料鋁鎂澆注料鋁鎂澆注料

27、鎂質(zhì)火泥鎂質(zhì)搗打料使用部位中、大型鋼包工作層KIP噴槍、中大型鋼包熔池、底沖擊區(qū)、VD蓋和浸漬管鋼包工作襯接縫、填縫和包口用w(MgO)/%9025.79590w(Al2O3)/%9090w(F.C )/%顯氣孔率/423(110 )體積密度/(g·cm-3)3.00(110 )3.10(110 )2.85(110 )耐壓強(qiáng)度/MPa50(110 )40(1 600 )50(110 )40(1 600 )50(110 )30(1 600 )抗折強(qiáng)度/MPa8.9(110 )8(1 600 3 h)4.2重?zé)€(xiàn)變化率/±1.5（1 600 3 h）-0.271.16(1 50

28、0 3 h)粒度組成(w)：0.5 mm 2%,0.074 mm 50%±1.0耐火度/1 7901 790續(xù)表8材 質(zhì)鉻剛玉質(zhì)透氣磚-1鉻剛玉尖晶石質(zhì)透氣磚-2鎂碳質(zhì)噴補(bǔ)料鎂鋁炭質(zhì)修補(bǔ)料剛玉尖晶石質(zhì)座磚使用部位吹氣用吹氣磚渣線(xiàn)包底和渣線(xiàn)出鋼口和透氣磚外圍w(MgO)/%484704w(Al2O3)/%90881085w(F.C )/%3w(Cr2O3)/%33顯氣孔率/171723(1 600 ,埋碳)21(1 600 ,埋碳)17體積密度/(g·cm-3)3.153.152.3(1 600 ,埋碳)2.40(1 600 ,埋碳)3.00耐壓強(qiáng)度/MPa404015 (1

29、 500 3 h)304040抗折強(qiáng)度/MPa766重?zé)€(xiàn)變化率/01.0(1 600 3 h)01.0(1 600 3 h)續(xù)表8材 質(zhì)剛玉尖晶石質(zhì)鋁鉻火泥鎂鈣質(zhì)使用部位透氣磚芯片周?chē)鷿沧⒘贤笟獯u下部槽和浸漬管內(nèi)鎂鈣質(zhì)噴補(bǔ)料w(MgO)/%870w(CaO)/%110w(Cr2O3)/%2.0w(SiO2)/%0.17w(Al2O3)/%8884w(F.C)/%體積密度/(g·cm-3)3.002.2耐壓強(qiáng)度/MPa60高溫抗折/MPa (1 400 )12續(xù)表8 材 質(zhì)鎂質(zhì)噴補(bǔ)料鎂鉻質(zhì)噴補(bǔ)料鎂鉻質(zhì)壓入料高鋁澆注料使用部位RH真空室下部，浸漬管RH浸漬管，真空室上部RH浸漬管，真空

30、室上部RH真空室w(MgO)/%857070w(Al2O3)/%4392.8w(Fe2O3)/%55w(Cr2O3)/%55w(SiO2)/%645顯氣孔率/242424體積密度/(g·cm-3)2.22.32.42.79(1 500 3 h)耐壓強(qiáng)度/MPa25(110 ) 20(1 600 3 h)20(110 ) 15(1 600 3 h)20(1 600 3 h)15(110 )30(1 500 3 h)抗折強(qiáng)度/MPa8.4(110 )重?zé)€(xiàn)變化率/±0.8(1 600 3 h)續(xù)表8名稱(chēng)接縫料噴補(bǔ)料火泥使用部位AOD縫隙修補(bǔ)AOD襯AOD磚縫w(MgO)/%70

31、805070507050w(CaO)/%2030-2030-2030-w(Cr2O3)/%-1823-1823-1823w(C)/%-粒度/mm55330.50.5110 24 h體積密度/(g·cm-3)2.602.702.302.45-耐壓強(qiáng)度/MPa202010102 MPa粘接強(qiáng)度2 MPa粘接強(qiáng)度應(yīng)用部位鎂鈣襯的縫隙，爐口鎂鉻襯的縫隙爐口鎂鈣襯的噴補(bǔ)鎂鉻襯的噴補(bǔ)鎂鈣磚襯火泥，干用鎂鉻磚襯火泥 2.7 連鑄中間包用耐火材料 文獻(xiàn)30-31全面闡述了中間包用耐火材料。20世紀(jì)70年代是無(wú)內(nèi)襯中間包，70-80年代是絕熱板（硅質(zhì)、鎂質(zhì)、橄欖石質(zhì)），80年代后為鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)和鎂鈣質(zhì)

32、涂料。材料的密度變化很大，適應(yīng)不同要求，密度為1.162.2 g·cm-3。90年代開(kāi)始出現(xiàn)了干式工作襯，在材質(zhì)上有鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)等，使用壽命也達(dá)到了77 h以上。寶鋼開(kāi)發(fā)了超輕質(zhì)鎂質(zhì)涂料32，密度降低到1.16 g·cm-3，導(dǎo)熱系數(shù)降低到0.4 W·m-1·K-1以下。對(duì)于中間包保溫和降低成本有意義。為了提高鋼水質(zhì)量，中間包內(nèi)設(shè)置了擋渣堰。把渣擋住，避免卷入鋼中形成夾雜物，同時(shí)也是改變流場(chǎng)，使之鋼水中的夾雜物上浮。所用的擋渣堰或防濺桶。用鎂質(zhì)澆注料的較多，也有用高鋁澆注料的。中間包工作襯應(yīng)該避開(kāi)磷酸鹽結(jié)合劑，以防止鋼水增磷33。為了提高潔凈度，中間包襯

33、還使用了鎂鈣質(zhì)涂料。以前多是以石灰石和白云石的形式引入CaO，這對(duì)烘包提出了很高的要求，往往不能達(dá)到白云石或石灰石的分解溫度而在中間包投入使用時(shí)造成鋼水沸騰。近年來(lái)發(fā)展了干式料34，這對(duì)向中間包襯內(nèi)引入游離CaO的原料成為可能，研制的以鎂鈣砂為主要原料的干式料在中間包工作層使用取得了良好的結(jié)果35。中間包蓋和永久層用鋁硅系澆注料，它的Al2O3含量一般在60%75%，是屬于低水泥鋼纖維增強(qiáng)的澆注料36，經(jīng)過(guò)修補(bǔ)可以達(dá)到上千次。關(guān)于寶鋼中間包用耐火材料的指標(biāo)見(jiàn)表9。表9 寶鋼中間包涂料性能 名稱(chēng)輕質(zhì)涂料普通涂料鎂鈣質(zhì)涂料超輕質(zhì)涂料鋁硅質(zhì)澆注料擋渣堰加水量/%19.220202056烘干后體積密度

34、/(g·cm-3)1.492.12.11.162.52.62.80w（SiO2）/%6.536.246623306w（Al2O3）/%0.792.292360705w（CaO）/%1.861.89501w（MgO）/%86.4685.15408582導(dǎo)熱系數(shù)/(W·m-1·K-1)(500 )0.4340.7030.31.5施工方法機(jī)噴和手涂手涂抹手涂抹機(jī)噴和手涂用在蓋和永久層2.8其他用不定形耐火材料 燒結(jié)廠的燒結(jié)機(jī)、軋鋼廠加熱爐的工作溫度一般都在1 450 以下，節(jié)能保溫和長(zhǎng)壽是主要的。以前用鋁硅系耐火磚為主，現(xiàn)在發(fā)展越來(lái)越多地用可塑料和澆注料等不定形耐火材料

35、，澆注料比例逐步增多起來(lái)。有的地方用低水泥、超低水泥和高強(qiáng)耐磨澆注料，這有利于耐磨，以提高使用壽命。還有輕質(zhì)涂料和澆注料，這有利于節(jié)能保溫。 3 不定形耐火材料發(fā)展趨勢(shì)關(guān)于濕式澆注噴射料技術(shù)，國(guó)外已經(jīng)發(fā)展了十幾年了，并且比較普遍地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，但是國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用較慢。到目前才開(kāi)始起步。主要有寶鋼的出鐵溝的熱濕式澆注噴射10和鋼包永久層的濕法噴涂24，首鋼在加熱爐、中間包永久層37和魚(yú)雷車(chē)上進(jìn)行了濕式澆注噴射料的試驗(yàn)18，河北在鋼包上進(jìn)行了濕式澆注噴射22，中鋼耐火材料公司在水泥窯的濕式澆注噴射試用38等。這些都說(shuō)明我國(guó)濕式澆注噴射技術(shù)正在起步，應(yīng)用將很快得到普及。 可塑料一般人工搗打施工。勞

36、動(dòng)強(qiáng)度大，施工環(huán)境差，導(dǎo)致了逐年減少，應(yīng)該向機(jī)械化噴涂的方向發(fā)展。這方面國(guó)外已經(jīng)成功地普遍使用，國(guó)內(nèi)很少使用，寶鋼在加熱爐上用可塑料成功地進(jìn)行了機(jī)械噴涂施工39。將對(duì)促進(jìn)可塑料的發(fā)展起到引領(lǐng)作用。另一方面，可塑料應(yīng)該向更高性能的方向發(fā)展。以前可塑料含水較多，氣孔較高，收縮大，抗熱震性較好，但是抗侵蝕性較低，限制了在更高溫度和侵蝕性強(qiáng)的環(huán)境下應(yīng)用。因此，應(yīng)該開(kāi)發(fā)高致密的低加水量的可塑料，這更容易可塑?chē)娡?，把濕式澆注噴射料與之結(jié)合和統(tǒng)一起來(lái)，可能會(huì)促進(jìn)澆注料和可塑料施工技術(shù)的發(fā)展。不定形耐火材料因有下列優(yōu)點(diǎn)而使用比率的增大：1）高技術(shù)的不定形耐火材料技術(shù)的發(fā)展，特別是耐火澆注料性能可與耐火磚相匹美

37、；2）用不定形耐火材料對(duì)冶金窯爐實(shí)施修補(bǔ)，顯著降低了消耗和成本。導(dǎo)致了用戶(hù)對(duì)修補(bǔ)料的需求增加；3）不定形耐火材料生產(chǎn)容易，設(shè)備投資?。?）施工機(jī)械的發(fā)展，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)用不定形耐火材料更加省力和高效。今后不定形耐火材料的發(fā)展重點(diǎn)：1）加速開(kāi)發(fā)低水泥、超低水泥和無(wú)水泥高性能澆注料包括預(yù)制塊在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用；2）研究開(kāi)發(fā)干式致密澆注料和火焰噴補(bǔ)料；3）研究改進(jìn)濕式噴射澆注料技術(shù)，把材料技術(shù)，使用技術(shù)和噴涂設(shè)備結(jié)合起來(lái)；4）研究開(kāi)發(fā)不定形耐火材料噴補(bǔ)和施工法機(jī)械化和自動(dòng)化；5）對(duì)于我國(guó)應(yīng)該盡快開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用濕式澆注噴射料技術(shù)到冶金窯爐、水泥石灰窯等高溫窯爐?？傊?，加強(qiáng)冶金窯爐的熱態(tài)和冷態(tài)修補(bǔ)和維護(hù)工作，是

38、迫切要做的事情，是發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)1 王秉軍，劉開(kāi)琪鄧，“鐵水脫硫噴槍澆注料的研制” 2007年全國(guó)不定形耐火材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集34-38,包頭,2007.8 2 王璽堂，夏霞云，劉新敏，“纖維增強(qiáng)剛玉耐火材料制備及其顯微結(jié)構(gòu)”，耐火材料，1977，31（2）63-65，723 何霞，王占民，李再耕，“低水泥澆注料抗暴裂性能的改善”，耐火材料1997，31129-324 單玉香等，“纖維在耐火澆注料中的應(yīng)用”磚瓦2008239-415 歐陽(yáng)德剛“鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料的研究與發(fā)展”，中國(guó)冶金187 1-46 陳蓓,丁培道,周澤華.纖維增強(qiáng)鋁硅質(zhì)耐火材料的抗熱震機(jī)理.耐火材料, 2001(

39、06)323-325.7 王戰(zhàn)民等，“淺談不定形耐火材料新發(fā)展”，耐火材料，2006特刊，40：96-1118 周寧生，胡書(shū)禾，張三華等“不定形耐火材料發(fā)展的新動(dòng)態(tài)”耐火材料，2004，383196-2039 李洪會(huì)等,”國(guó)內(nèi)外無(wú)水炮泥的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展”2007年全國(guó)不定形耐火材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集1-6,包頭,2007.810 田守信等，“Al2O3-SiC-C質(zhì)熱態(tài)濕式噴射澆注料的研究”，耐火材料396426-42811 J.P.Sutton.(USA), M.Kataoka(JAPAN). “低水泥、超低水泥、濕式噴射料的施工和發(fā)展” UNITECR97 Vol.2.p593.12Mitsuo Sugawara，KeisukeAsano. “The recent developments of castable technology in Japan. Proceedings of UNITECR05,Orlando,USA,200513 甘菲芳等，“硅溶膠結(jié)合Al2O3 - SiC - C澆注料的抗侵蝕性能” 耐火材料， 42 (3 ) 190-192，14 姚金甫等，“-Al2O3結(jié)合鐵溝